秀丽隐杆线虫波动运动的系统级回路模型：数学建模与分子遗传学
神经元与认知
2008-06-10 v1 基因组学
摘要
为建立线虫 C. elegans 运动行为与神经回路动力学之间的关系，我们结合了分子方法与理论方法。具体而言，我们定量分析了具有缺陷突触 GABA 和乙酰胆碱传递、缺陷肌肉钙信号传导以及缺陷肌肉和角质层结构的 C. elegans 的运动，并将数据与我们的系统级回路模型进行了比较。主要实验发现如下：(i) 对于几乎所有菌株的前向和后向运动，体弯曲曲率均存在从前到后的梯度；对于神经元突变体，波动频率也存在类似的弱梯度；(ii) 存在某种形式的神经肌肉（牵张受体）反馈；(iii) 神经肌肉波长的不变性；(iv) 频率对突触信号传导的双相依赖性；以及 (v) 频率随肌肉时间常数增加而降低。基于 (i)，我们假设中央模式发生器（CPG）位于头部，适用于前向和后向运动。点 (i) 和 (ii) 是我们理论模型的起始假设，如果牵张受体反馈足够强且慢，其动力学模式对 CPG 设计的细节在定性上不敏感。该模型揭示，体壁中的牵张受体耦合对于神经肌肉波的产生至关重要。我们的模型与我们的行为数据 (iii)、(iv) 和 (v) 以及其他相关的已发表数据一致，例如频率是肌肉间隙连接耦合的增函数。
引用
@article{arxiv.0708.1794,
title = {Systems level circuit model of C. elegans undulatory locomotion: mathematical modeling and molecular genetics},
author = {Jan Karbowski and Gary Schindelman and Chris J. Cronin and Adeline Seah and Paul W. Sternberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:0708.1794},
year = {2008}
}
备注
Neural control of C. elegans motion with genetic perturbations